RU2807589C1 - Controlled absorption screen - Google Patents

Controlled absorption screen Download PDF

Info

Publication number
RU2807589C1
RU2807589C1 RU2022133140A RU2022133140A RU2807589C1 RU 2807589 C1 RU2807589 C1 RU 2807589C1 RU 2022133140 A RU2022133140 A RU 2022133140A RU 2022133140 A RU2022133140 A RU 2022133140A RU 2807589 C1 RU2807589 C1 RU 2807589C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
screen
absorbing
controlled
cavity
absorbing liquid
Prior art date
Application number
RU2022133140A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Юрьевич Стрелец
Алексей Сергеевич Булатов
Дмитрий Германович Кононов
Денис Юрьевич Ардеев
Алексей Ильич Иванов
Ираклий Семенович Джорбенадзе
Александр Алексеевич Яременко
Евгений Владимирович Завьялов
Василий Владимирович Шевяков
Владимир Анатольевич Садков
Наталья Валерьевна Москалева
Владимир Викторович Пусев
Никита Сергеевич Чистяков
Мария Алексеевна Фадеева
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК")
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК") filed Critical Публичное акционерное общество "Объединенная авиастроительная корпорация" (ПАО "ОАК")
Application granted granted Critical
Publication of RU2807589C1 publication Critical patent/RU2807589C1/en

Links

Abstract

FIELD: reduction of radar signature of antenna systems.
SUBSTANCE: controllable absorbing screen of the antenna system includes radio-transparent dielectric walls forming a sealed radio-transparent cavity, with the ability to control its properties of absorption of electromagnetic waves by filling the sealed radio-transparent cavity with absorbing liquid, while a membrane partition or corrugated structure is installed in the screen cavity, and elements of a frequency-selective structure are installed on its walls.
EFFECT: providing the ability to reduce the radar signature of antenna systems.
3 cl, 11 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к управляемому поглощающему экрану, и может быть использовано для снижения радиолокационной заметности антенных систем. The invention relates to radio engineering, in particular to a controlled absorbing screen, and can be used to reduce the radar signature of antenna systems.

Для снижения радиолокационной заметности антенных систем используют экраны из частотно-селективных поверхностей, которые в диапазоне частот работы антенных систем являются радиопрозрачными, а в остальных диапазонах частот либо отражают, либо поглощают электромагнитное излучение.To reduce the radar signature of antenna systems, screens made of frequency-selective surfaces are used, which are radio transparent in the frequency range of operation of antenna systems, and in other frequency ranges they either reflect or absorb electromagnetic radiation.

Известен способ уменьшения эффективной площади рассеивания апертурных антенн и фазированных антенных решеток радиолокационных станций, состоящий в том, что перед антенной устанавливают экран в виде проводящей поверхности в форме конуса с прорезанными щелям (Михайлов Г.Д., Сергеев В.И. Методы и средства уменьшения радиолокационной заметности антенных систем. Зарубежная радиоэлектроника, 1994, №4-5, с. 54-59). Этот экран пропускает электромагнитные волны с частотой и поляризацией собственной радиолокационной станции, и отражает электромагнитное излучение других частот и поляризаций. Недостатком данного способа и устройства его реализации является то, что эффективной площади рассеивания антенны снижается только на частотах и поляризации, отличных от рабочих собственной радиолокационной станции.There is a known method for reducing the effective dispersion area of aperture antennas and phased antenna arrays of radar stations, which consists of installing a screen in the form of a conducting surface in the shape of a cone with slots cut in front of the antenna (Mikhailov G.D., Sergeev V.I. Methods and means of reducing radar signature of antenna systems. Foreign radio electronics, 1994, No. 4-5, pp. 54-59). This screen transmits electromagnetic waves with the frequency and polarization of its own radar station, and reflects electromagnetic radiation of other frequencies and polarizations. The disadvantage of this method and the device for its implementation is that the effective dispersion area of the antenna is reduced only at frequencies and polarizations different from those of the own radar station.

Из патента RU 2469447 С2, опублик. 10.12.2012, Кл. H01Q 17/00, известен управляемый плазменный экран, который устанавливается под радиопрозрачным обтекателем перед полотном антенны. При электронной концентрации внутри экрана выше некоторой критической в определенной полосе частот экран становится отражающим и эффективной площади рассеивания укрываемой антенны может быть значительно снижена. Недостатком данного способа является то, что от отражающего плазменного экрана формируется зеркальный лепесток большой интенсивности, а кроме того возможно формирование уголковых отражателей между поверхностью такого экрана и конструктивными элементами в антенных отсеках (в том числе поверхностью стенки радиопрозрачного обтекателя). Недостатком реализации данного способа является высокое энергопотребление, что нежелательно при применении для бортовой радиолокационной станции.From patent RU 2469447 C2, published. 12/10/2012, Cl. H01Q 17/00, a controlled plasma screen is known, which is installed under a radio-transparent radome in front of the antenna sheet. When the electron concentration inside the screen is higher than a certain critical value in a certain frequency band, the screen becomes reflective and the effective dispersion area of the covered antenna can be significantly reduced. The disadvantage of this method is that a high-intensity mirror lobe is formed from the reflecting plasma screen, and in addition it is possible to form corner reflectors between the surface of such a screen and the structural elements in the antenna compartments (including the wall surface of the radio-transparent radome). The disadvantage of implementing this method is high power consumption, which is undesirable when used for an airborne radar station.

Техническая задача, на достижение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении радиолокационной заметности антенных систем, а именно создании управляемого поглощающего экрана.The technical problem to which the present invention is aimed is to reduce the radar signature of antenna systems, namely to create a controlled absorbing screen.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в снижении радиолокационной заметности антенных систем.The technical result achieved by the invention is to reduce the radar signature of antenna systems.

Указанный технический результат достигается за счет управляемого поглощающего экрана для антенных систем представляющего собой радиопрозрачные диэлектрические стенки, образующие герметичную радиопрозрачную полость, с возможностью управления свойствами поглощения электромагнитных волн посредством заполнения герметичной радиопрозрачной полости поглощающей жидкостью. В качестве поглощающей жидкости могут быть использованы жидкие диэлектрики, в частности этиловый спирт, ацетон, метилэтилкетон, изопропанол, охлаждающая жидкость "Лена", трибутилфосфат. В конструкции управляемого поглощающего экрана может быть установлена мембранная перегородка или гофроструктура. На стенках управляемого поглощающего экрана могут быть установлены элементы частотно-селективной структуры.This technical result is achieved through a controllable absorbing screen for antenna systems, which consists of radio-transparent dielectric walls forming a sealed radio-transparent cavity, with the ability to control the absorption properties of electromagnetic waves by filling the sealed radio-transparent cavity with absorbing liquid. Liquid dielectrics, in particular ethyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, isopropanol, Lena coolant, tributyl phosphate, can be used as an absorbing liquid. A membrane partition or corrugated structure can be installed in the design of a controlled absorbing screen. Elements of a frequency-selective structure can be installed on the walls of the controlled absorbing screen.

Изобретение поясняется следующими изображениями:The invention is illustrated by the following images:

Фиг. 1 - управляемый поглощающий экран в местном вертикальном разрезе;Fig. 1 - controlled absorbing screen in a local vertical section;

Фиг. 2 - конструкция управляемого поглощающего экрана с перегородкой мембранного типа;Fig. 2 - design of a controlled absorbing screen with a membrane-type partition;

Фиг. 3 - конструкция управляемого поглощающего экрана с гофроструктурой;Fig. 3 - design of a controlled absorbing screen with a corrugated structure;

Фиг. 4 - макет управляемого поглощающего экрана;Fig. 4 - layout of a controlled absorbing screen;

Фиг. 5 - зависимость комплексной диэлектрической проницаемости этилового спирта от частоты электромагнитного излучения;Fig. 5 - dependence of the complex dielectric constant of ethyl alcohol on the frequency of electromagnetic radiation;

Фиг. 6 - экспериментальные частотные зависимости коэффициента прохождения слоя спирта толщиной 10 мм в режиме «закрыто»;Fig. 6 - experimental frequency dependences of the transmission coefficient of a 10 mm thick alcohol layer in the “closed” mode;

Фиг. 7 - экспериментальные частотные зависимости коэффициента отражения слоя спирта толщиной 10 мм в режиме «закрыто»;Fig. 7 - experimental frequency dependences of the reflection coefficient of a 10 mm thick alcohol layer in the “closed” mode;

Фиг. 8 - экспериментальные частотные зависимости коэффициента прохождения в режиме «открыто» без спирта и с остатками спирта после цикла заполнения/слива;Fig. 8 - experimental frequency dependences of the transmission coefficient in the “open” mode without alcohol and with alcohol residues after the filling/draining cycle;

Фиг. 9 - экспериментальные частотные зависимости коэффициента отражения в режиме «открыто» без спирта и с остатками спирта после цикла заполнения/слива;Fig. 9 - experimental frequency dependences of the reflection coefficient in the “open” mode without alcohol and with alcohol residues after the filling/draining cycle;

Фиг. 10 - рассчитанные частотные зависимости коэффициента прохождения в режиме «закрыто» со слоем спирта различной толщины;Fig. 10 - calculated frequency dependences of the transmission coefficient in the “closed” mode with a layer of alcohol of various thicknesses;

Фиг. 11 - рассчитанные частотные зависимости коэффициента отражения в режиме «закрыто» со слоем спирта различной толщины.Fig. 11 - calculated frequency dependences of the reflection coefficient in the “closed” mode with a layer of alcohol of various thicknesses.

На представленных изображениях используются следующие обозначения:The following symbols are used in the images shown:

1 - радиопрозрачные диэлектрические стенки;1 - radiotransparent dielectric walls;

2 - герметичная полость;2 - sealed cavity;

3 - поглощающая жидкость;3 - absorbing liquid;

4 - заполнитель;4 - filler;

5 - мембранная перегородка;5 - membrane partition;

6 - входной штуцер;6 - inlet fitting;

7 - выходной штуцер;7 - outlet fitting;

8 - гофроструктура,8 - corrugated structure,

9 - рама,9 - frame,

10 - заполняющая трубка.10 - filling tube.

Управляемый поглощающий экран состоит из радиопрозрачных диэлектрических стенок 1, формирующих герметичную полость 2, которая заполняется поглощающей жидкостью 3.The controlled absorbing screen consists of radio-transparent dielectric walls 1, forming a sealed cavity 2, which is filled with absorbing liquid 3.

Управляемый поглощающий экран устанавливается перед антенной системой. Полость управляемого поглощающего экрана заполняют поглощающей жидкостью так, что формируется поглощающий объем, в котором поглощаются электромагнитные волны, благодаря чему обеспечивается снижение радиолокационной заметности в широком диапазоне частот, в том числе в рабочем диапазоне частот укрываемой управляющим поглощающим экраном антенны.A controlled absorbing screen is installed in front of the antenna system. The cavity of the controlled absorbing screen is filled with absorbing liquid so that an absorbing volume is formed in which electromagnetic waves are absorbed, thereby reducing radar signature in a wide range of frequencies, including in the operating frequency range of the antenna covered by the control absorbing screen.

На фиг. 1 показаны два состояния управляемого поглощающего экрана «открыто» и «закрыто».In fig. Figure 1 shows two states of the controlled absorbing screen “open” and “closed”.

В положении «открыто» герметичная полость 2, образованная радиопрозрачными диэлектрическими стенками 1, не заполнена. В этом положении обеспечивается прохождение электромагнитных волн сквозь полость управляемого поглощающего экрана.In the “open” position, the sealed cavity 2 formed by radio-transparent dielectric walls 1 is not filled. In this position, the passage of electromagnetic waves through the cavity of the controlled absorbing screen is ensured.

При заполнении полости 2 управляемого поглощающего экрана поглощающей жидкостью 3 формируется поглощающий объем. Поглощающая жидкость 3, заполняющая герметичную полость 2 между радиопрозрачными диэлектрическими стенками 1, обеспечивает поглощение электромагнитных волн внутри полости 2 управляемого поглощающего экрана. Таким образом реализуется режим «закрыто», при котором обеспечивается поглощение электромагнитных волн внутри объема экрана и снижение радиолокационной заметности в широком диапазоне частот, в котором работают радиолокационные станции, примерно в диапазоне от 1 ГГц до 15 ГГц, в том числе в рабочем диапазоне укрываемой управляемым поглощающим экраном антенны.When cavity 2 of the controlled absorbing screen is filled with absorbing liquid 3, an absorbing volume is formed. The absorbing liquid 3, filling the sealed cavity 2 between the radio-transparent dielectric walls 1, ensures the absorption of electromagnetic waves inside the cavity 2 of the controlled absorbing screen. In this way, the “closed” mode is implemented, which ensures the absorption of electromagnetic waves inside the screen volume and the reduction of radar signature in a wide range of frequencies in which radar stations operate, approximately in the range from 1 GHz to 15 GHz, including in the operating range covered by controlled antenna absorbing screen.

Когда полость 2 управляемого поглощающего экрана освобождается от поглощающей жидкости 3 снова реализуется режим «открыто», при котором обеспечивается прохождение электромагнитных волн сквозь стенки управляемого поглощающего экрана.When the cavity 2 of the controlled absorbing screen is freed from the absorbing liquid 3, the “open” mode is again implemented, which ensures the passage of electromagnetic waves through the walls of the controlled absorbing screen.

В качестве поглощающей жидкости 3 используются жидкости с малыми значениями диэлектрической проницаемости и высокими значениями тангенса угла диэлектрических потерь в требуемом диапазоне частот и плавной зависимостью от частоты, т.е. жидкости с высокими диэлектрическими потерями. В качестве поглощающей жидкости 3 могут быть использованы жидкие диэлектрики, такие как этиловый спирт, ацетон, метилэтилкетон, изопропанол, охлаждающая жидкость "Лена", трибутилфосфат.As absorbing liquid 3, liquids with low values of dielectric constant and high values of the dielectric loss tangent in the required frequency range and a smooth dependence on frequency are used, i.e. liquids with high dielectric losses. Liquid dielectrics, such as ethyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, isopropanol, Lena coolant, and tributyl phosphate can be used as absorbing liquid 3.

Толщина d поглощающей жидкости 3 определяется с учетом диэлектрических характеристик используемой жидкости, а именно значений диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, которые необходимы для поглощения электромагнитного излучения в требуемых частотных диапазонах и углах.The thickness d of the absorbing liquid 3 is determined taking into account the dielectric characteristics of the liquid used, namely the values of dielectric constant and dielectric loss tangent, which are necessary to absorb electromagnetic radiation in the required frequency ranges and angles.

Стенки управляемого поглощающего экрана могут быть выполнены в виде диэлектрических обшивок, состоящих из стенок, внутри которых размещен заполнитель 5. Заполнитель может представлять собой стеклосотопласт, пенопласт и т.п. Стенки в виде диэлектрических обшивок могут быть предусмотрены в конструкции управляемого поглощающего экрана с перегородкой мембранного типа, с гофроструктурой (фиг. 2, 3).The walls of the controlled absorbing screen can be made in the form of dielectric sheathing, consisting of walls, inside of which a filler 5 is placed. The filler can be fiberglass, polystyrene foam, etc. Walls in the form of dielectric sheathing can be provided in the design of a controlled absorbing screen with a membrane-type partition with a corrugated structure (Fig. 2, 3).

В управляемом поглощающем экране может быть расположена перегородка из материала мембранного типа. Конструкция управляемого поглощающего экрана с перегородкой мембранного типа показана на фиг. 2. Перегородка мембранного типа является самонесущей и радиопрозрачной в режиме «открыто». Управление заполнением управляемого поглощающего экрана поглощающей жидкостью 3 осуществляется перегородкой мембранного типа 6, при этом поглощающая жидкость поступает через входной штуцер 7 и сливается через выходной штуцер 8. Мембранная перегородка 6 располагается между стенками и осуществляет выталкивание жидкости из полости управляемого поглощающего экрана.A partition made of a membrane-type material may be located in the controlled absorbing screen. The design of a controlled absorbing screen with a membrane-type partition is shown in Fig. 2. The membrane-type partition is self-supporting and radiotransparent in the “open” mode. The filling of the controlled absorbing screen with absorbing liquid 3 is controlled by a membrane-type partition 6, while the absorbing liquid enters through the inlet fitting 7 and drains through the output fitting 8. The membrane partition 6 is located between the walls and pushes the liquid out of the cavity of the controlled absorbing screen.

Внутри управляемого поглощающего экрана дополнительно может быть установлена гофроструктура. Конструкция управляемого поглощающего экрана с герметичной полостью 2, внутри которой расположена гофроструктура 9 показана на фиг. 3. Управляемый поглощающий экрана с расположенной внутри полости 2 гофроструктурой 9 также заполняется поглощающей жидкостью 3. Гофроструктура равномерно заполняется поглощающей жидкостью и оказывает распределенное давление на стенки управляемого поглощающего экрана. Стенки управляемого поглощающего экрана являются самонесущими и выдерживают оказываемое давление, оставаясь радиопрозрачными в режиме «открыто». Варианты выполнения управляемого поглощающего экрана с гофроструктурой обеспечивают жесткость конструкции и равномерное распределение давления жидкости на стенки управляемого поглощающего экрана.An additional corrugated structure can be installed inside the controlled absorbing screen. The design of a controlled absorbing screen with a sealed cavity 2, inside of which a corrugated structure 9 is located, is shown in Fig. 3. The controlled absorbing screen with the corrugated structure 9 located inside the cavity 2 is also filled with absorbing liquid 3. The corrugated structure is evenly filled with the absorbing liquid and exerts distributed pressure on the walls of the controlled absorbing screen. The walls of the controlled absorbing screen are self-supporting and withstand the applied pressure, remaining radio-transparent in the “open” mode. Options for making a controlled absorbing screen with a corrugated structure provide structural rigidity and uniform distribution of fluid pressure on the walls of the controlled absorbing screen.

В конструкцию управляемого поглощающего экрана, а именно в его стенки, могут быть интегрированы проводящие элементы частотно-селективной структуры, которые могут обеспечить дополнительное снижение эффективной площади рассеивания антенны, в «открытом» состоянии без поглощающей жидкости, без существенного снижения технических характеристик антенны в рабочем диапазоне частот. Частотно-селективные элементы представляют собой металлические структуры, различной формы и конфигурации. Если изготовить конструкцию управляемого поглощающего экрана так, что в его обшивки интегрировать электропроводящие элементы частотно-селективных поверхностей, то можно дополнительно обеспечить снижение эффективной площади рассеивания антенны, в открытом состоянии без поглощающей жидкости, без существенного снижения технических характеристик антенны в рабочем диапазоне частот. Совместное применения управляемого поглощающего экрана и частотно-селективных поверхностей позволит сочетать достоинства этих средств маскировки, и получить дополнительную эффективность мероприятий по снижению радиолокационной заметности антенны.Conducting elements of a frequency-selective structure can be integrated into the design of the controlled absorbing screen, namely into its walls, which can provide an additional reduction in the effective dispersion area of the antenna, in the “open” state without absorbing liquid, without significantly reducing the technical characteristics of the antenna in the operating range frequency Frequency-selective elements are metal structures of various shapes and configurations. If the design of a controlled absorbing screen is made in such a way that electrically conductive elements of frequency-selective surfaces are integrated into its casing, then it is possible to further reduce the effective dispersion area of the antenna in the open state without absorbing liquid, without significantly reducing the technical characteristics of the antenna in the operating frequency range. The combined use of a controlled absorbing screen and frequency-selective surfaces will make it possible to combine the advantages of these camouflage means and obtain additional efficiency in measures to reduce the radar signature of the antenna.

Заполнение управляемого поглощающего экрана осуществляется с помощью системы управления заполнением экрана. Система управления заполнением экрана включает бачок с поглощающей жидкостью, заполняющую трубку, датчик заполнения полости управляемого поглощающего экрана поглощающей жидкостью, насос и другие детали и агрегаты, обеспечивающие наполнение и слив поглощающей жидкости в полость управляемого поглощающего экрана.The filling of the controlled absorbing screen is carried out using a screen filling control system. The screen filling control system includes a tank with absorbing liquid, a filling tube, a sensor for filling the cavity of the controlled absorbing screen with absorbing liquid, a pump and other parts and assemblies that ensure filling and draining of the absorbing liquid into the cavity of the controlled absorbing screen.

Управляемый поглощающий экран может иметь любую форму и конструкцию и не ограничен приведенным примером осуществления.The controlled absorbing screen can have any shape and design and is not limited to the given example implementation.

Конструкция стенок управляемого поглощающего экрана определяется исходя из условий обеспечения жесткости конструкции, герметичности заполняемого объема, обеспечения радиопрозрачности в состоянии «открыто» без поглощающей жидкости. Подбор оптимальной конфигурации структуры стенки следует производить путем расчета частотных зависимостей коэффициента прохождения и отражения в режиме «открыто», а толщину слоя поглощающей жидкости d путем расчета коэффициента прохождения и отражения в режиме «закрыто». Например, для расчета может быть использован метод интегральных уравнений и метод эквивалентных длинных линий (В.В. Бодров, В.И. Сурков "Математическое моделирование устройств СВЧ и антенн". Москва, Издательство МЭИ. 1994 г. - 96 с.).The design of the walls of the controlled absorbing screen is determined based on the conditions for ensuring structural rigidity, tightness of the filled volume, and ensuring radio transparency in the “open” state without absorbing liquid. The selection of the optimal configuration of the wall structure should be made by calculating the frequency dependences of the transmission and reflection coefficient in the “open” mode, and the thickness of the layer of absorbing liquid d by calculating the transmission and reflection coefficient in the “closed” mode. For example, the method of integral equations and the method of equivalent long lines can be used for calculations (V.V. Bodrov, V.I. Surkov “Mathematical modeling of microwave devices and antennas.” Moscow, MPEI Publishing House. 1994 - 96 p.).

Пример осуществления изобретенияExample of implementation of the invention

В качестве макета управляемого поглощающего экрана был собран герметичный резервуар из двух радиопрозрачных диэлектрических листов, закрепленных на раме (фиг. 4). Радиопрозрачные диэлектрические листы являются стенками 1 управляемого поглощающего экрана. На фиг. 4 также показаны рама 9, на которой закреплены стенки 1 управляемого поглощающего экрана (радиопрозрачные диэлектрические листы), входной штуцер 6 и заполняющая трубка 10. В состоянии «открыто» управляемый поглощающий экран является прозрачным для электромагнитных волн.As a prototype of a controlled absorbing screen, a sealed tank was assembled from two radio-transparent dielectric sheets mounted on a frame (Fig. 4). Radiotransparent dielectric sheets are the walls of 1 controlled absorbing screen. In fig. Figure 4 also shows a frame 9 on which the walls 1 of the controllable absorbing screen (radiotransparent dielectric sheets), the inlet fitting 6 and the filling tube 10 are fixed. In the “open” state, the controllable absorbing screen is transparent to electromagnetic waves.

Макет управляемого поглощающего экрана заполнялся этиловым спиртом. Этиловый спирт является поглощающей жидкостью с малым значением диэлектрической проницаемости и высоким тангенсом диэлектрических потерь в диапазоне от 1 ГГц до 15 ГГц, в котором работают радиолокационные станции. Параметры (закон изменения импеданса) спирта этилового спирта, выбранного в качестве поглощающей жидкости, являются оптимальными с точки зрения использования его как поглотителя электромагнитных волн.The model of the controlled absorbing screen was filled with ethyl alcohol. Ethyl alcohol is an absorbing liquid with a low dielectric constant and a high dielectric loss tangent in the range from 1 GHz to 15 GHz, in which radar stations operate. The parameters (law of impedance change) of ethyl alcohol, selected as an absorbing liquid, are optimal from the point of view of using it as an absorber of electromagnetic waves.

В состоянии «закрыто» полость макета управляемого поглощающего экрана была заполнена этиловым спиртом до толщины 10 мм.In the “closed” state, the cavity of the mock-up of the controlled absorbing screen was filled with ethyl alcohol to a thickness of 10 mm.

На фиг. 5 показана зависимость комплексной диэлектрической проницаемости этилового спирта от частоты электромагнитного излучения. Используя такую зависимость можно смоделировать толщину поглощающей жидкости для требуемого диапазона частот электромагнитного излучения и получить характеристики отражения и прохождения электромагнитного излучения через стенки управляемого поглощающего экрана.In fig. Figure 5 shows the dependence of the complex dielectric constant of ethyl alcohol on the frequency of electromagnetic radiation. Using this dependence, it is possible to model the thickness of the absorbing liquid for the required frequency range of electromagnetic radiation and obtain the characteristics of reflection and transmission of electromagnetic radiation through the walls of the controlled absorbing screen.

На фиг. 6, 7 представлены результаты измерений коэффициента прохождения и коэффициента отражения макета управляемого поглощающего экрана в режиме «закрыто». На приведенных графиках видно, что при заполненной поглощающей жидкостью полости управляемого поглощающего экрана коэффициент прохождения электромагнитных волн не превышает - 10 дБ, при этом коэффициент отражения электромагнитных волн не выше - 4 дБ. Таким образом, суммируя отраженные и поглощенные электромагнитные волны, до 80% мощности электромагнитной волны поглощается с помощью управляемого поглощающего экрана.In fig. 6, 7 show the results of measurements of the transmission coefficient and reflection coefficient of the layout of the controlled absorbing screen in the “closed” mode. The graphs above show that when the cavity of the controlled absorbing screen is filled with absorbing liquid, the transmission coefficient of electromagnetic waves does not exceed - 10 dB, while the reflection coefficient of electromagnetic waves is not higher than - 4 dB. Thus, by summing the reflected and absorbed electromagnetic waves, up to 80% of the electromagnetic wave power is absorbed using a controlled absorbing screen.

Результаты измерений коэффициента прохождения и коэффициента отражения макета управляемого поглощающего экрана в режиме «открыто» без спирта и с остатками спирта (спиртовой пленкой) на внутренней поверхности стенок приведены на фиг. 7, 8. Измерения с остатками спирта на внутренней поверхности макета управляемого поглощающего экрана проводились после заполнения герметичного объема спиртом и последующего слива спирта. Внутри конструкции при этом оставалась спиртовая пленка, которая снижала коэффициент прохождения на минус 0,2 дБ. Таким образом, существует необходимость удаления остатков поглощающей жидкости после цикла заполнения/слива, чтобы избежать ухудшения радиотехнических характеристик в состоянии «открыто».The measurement results of the transmission coefficient and reflection coefficient of the controlled absorbing screen model in the “open” mode without alcohol and with alcohol residues (alcohol film) on the inner surface of the walls are shown in Fig. 7, 8. Measurements with alcohol residues on the inner surface of the controlled absorbing screen mock-up were carried out after filling the sealed volume with alcohol and subsequent draining of the alcohol. At the same time, an alcohol film remained inside the structure, which reduced the transmission coefficient by minus 0.2 dB. Thus, there is a need to remove residual absorbing liquid after the fill/drain cycle to avoid deterioration of the radio performance in the "open" state.

На фиг. 9, 10 показаны расчетные значения коэффициента прохождения и коэффициента отражения, полученные при расчете падения электромагнитной волны на плоскую стенку макета управляемого поглощающего экрана, заполненного спиртом различной толщины от 5 до 10 мм с шагом 1 мм. Расчетным путем возможно оценить минимальное значение спиртового слоя для обеспечения требуемого уровня поглощения в требуемых частотных диапазонах и угловых секторах. Для этого также необходимо использовать зависимость комплексной диэлектрической проницаемости этилового спирта от частоты электромагнитного излучения (фиг. 5). Используя такую зависимость можно моделировать слой поглощающей жидкости некоторой толщины для требуемого диапазона частот электромагнитного излучения и характеристики отражения и прохождения электромагнитного излучения через стенки управляемого поглощающего экрана.In fig. 9, 10 show the calculated values of the transmission coefficient and reflection coefficient obtained by calculating the incidence of an electromagnetic wave on a flat wall of a mock-up of a controlled absorbing screen filled with alcohol of various thicknesses from 5 to 10 mm in increments of 1 mm. By calculation it is possible to estimate the minimum value of the alcohol layer to ensure the required level of absorption in the required frequency ranges and angular sectors. To do this, it is also necessary to use the dependence of the complex dielectric constant of ethyl alcohol on the frequency of electromagnetic radiation (Fig. 5). Using this dependence, it is possible to model a layer of absorbing liquid of a certain thickness for the required frequency range of electromagnetic radiation and the characteristics of reflection and transmission of electromagnetic radiation through the walls of a controlled absorbing screen.

Для обеспечения заполнения и слива полости управляемого поглощающего экрана поглощающей жидкостью, а также осушения стенок управляемого поглощающего экрана от жидкостной пленки, применяется система управления заполнения экраном. Система управления заполнением экрана включает бачок с поглощающей жидкостью, заполняющую трубку, датчик заполнения полости управляемого поглощающего экрана поглощающей жидкостью, насос и другие детали и агрегаты, обеспечивающие наполнение и слив поглощающей жидкости, такие как привод, такие как электромагнитные клапана, трубопроводы, манометры, фильтры, обратные клапана и т.п.To ensure filling and draining of the cavity of the controlled absorbing screen with absorbing liquid, as well as draining the walls of the controlled absorbing screen from the liquid film, a screen filling control system is used. The screen filling control system includes a tank with absorbing liquid, a filling tube, a sensor for filling the cavity of the controlled absorbing screen with absorbing liquid, a pump and other parts and assemblies that provide filling and draining of the absorbing liquid, such as a drive, such as solenoid valves, pipelines, pressure gauges, filters , check valves, etc.

При подаче команды на заполнение полости управляемого поглощающего экрана поглощающей жидкостью, происходит перекачка поглощающей жидкости из бачка в полость управляемого поглощающего экрана, при достижении полного заполнения полости по сигналу от датчика заполнения, входной штуцер закрывается, при этом экран остается заполнен.When a command is given to fill the cavity of the controlled absorbing screen with absorbing liquid, the absorbing liquid is pumped from the tank into the cavity of the controlled absorbing screen; when the cavity is completely filled, according to a signal from the filling sensor, the inlet fitting closes, while the screen remains filled.

При поступлении команды на слив поглощающей жидкости выходной штуцер открывается и происходит перекачка поглощающей жидкости из полости управляемого поглощающего экрана в бачок. По завершению перекачки включается продувка полости управляемого поглощающего экрана воздухом для полного осушения и устранения капель и пленки поглощающей жидкости с внутренних стенок управляемого поглощающего экрана.When a command is received to drain the absorbing liquid, the outlet fitting opens and the absorbing liquid is pumped from the cavity of the controlled absorbing screen into the tank. Upon completion of pumping, the cavity of the controlled absorbing screen is purged with air to completely dry and eliminate drops and films of absorbing liquid from the inner walls of the controlled absorbing screen.

Управление поглощающим экраном может быть реализовано при помощи сжатого воздуха (или азота). В этом случае система управления заполнения экраном может состоять из бачка, разделенного непроницаемой мембраной на две полости для поглощающей жидкости и воздуха, баллона (или нескольких баллонов) для хранения сжатого воздуха, редукторов, понижающих давление воздуха для осуществления наддува воздушной полости мембранного бачка, набора электромагнитных кранов, при помощи которых осуществляется заполнение или удаление поглощающей жидкостью, заправочные агрегаты (штуцеры, манометры, фильтры, обратные клапана) отдельно для зарядки воздухом и отдельно для заправки поглощающей жидкости, сигнализаторы давления. Для закрытия экрана дается электрический сигнал на электромагнитный кран, кран открывается, воздух от баллона через редуктор проходит в воздушную полость мембранного бачка, выдавливая поглощающую жидкость. При полном заполнении датчик давления останавливает процесс подачи жидкости. Для открытия экрана подается сигнал на другой электромагнитный кран. Воздух из баллонов подается в полость управляемого поглощающего экрана, выдавливая поглощающую жидкость обратно в мембранный бачок. При полном освобождении экрана от поглощающей жидкости второй датчик давления дает сигнал на электромагнитный кран, который отсекает жидкость от экрана. По завершению перекачки включается продувка полости управляемого поглощающего экрана с помощью системы продувки для освобождения полости управляемого поглощающего экрана от остатков поглощающей жидкости, которые, могут выводиться через дренаж в атмосферу.The absorption screen can be controlled using compressed air (or nitrogen). In this case, the screen filling control system may consist of a tank divided by an impermeable membrane into two cavities for absorbing liquid and air, a cylinder (or several cylinders) for storing compressed air, reducers that reduce air pressure to pressurize the air cavity of the membrane tank, a set of electromagnetic taps with the help of which filling or removal of absorbing liquid is carried out, filling units (fittings, pressure gauges, filters, check valves) separately for charging with air and separately for filling with absorbing liquid, pressure alarms. To close the screen, an electrical signal is given to the electromagnetic valve, the valve opens, air from the cylinder passes through the reducer into the air cavity of the membrane tank, squeezing out the absorbing liquid. When completely filled, the pressure sensor stops the liquid supply process. To open the screen, a signal is sent to another electromagnetic tap. Air from the cylinders is supplied to the cavity of the controlled absorbing screen, squeezing the absorbing liquid back into the membrane tank. When the screen is completely freed from the absorbing liquid, the second pressure sensor gives a signal to the electromagnetic valve, which cuts off the liquid from the screen. Upon completion of pumping, the cavity of the controlled absorbing screen is purged using a purge system to free the cavity of the controlled absorbing screen from residual absorbing liquid, which can be discharged through drainage into the atmosphere.

Система управления может быть рассчитана на многократное срабатывание.The control system can be designed for repeated operation.

Управляемый поглощающий экран укрывает, в частности, самолетные антенны обеспечивая поглощение электромагнитных волн, таким образом, снижая радиолокационную заметность самолета.A controlled absorbing screen covers, in particular, aircraft antennas, providing absorption of electromagnetic waves, thus reducing the radar signature of the aircraft.

Особенно эффективным может быть использование управляемого поглощающего экрана для снижения радиолокационной заметности антенн в тех случаях, когда дифракционные лепестки диаграммы обратного рассеяния укрываемой антенны с высоким уровнем эффективной поверхности рассеяния находятся в вероятных направлениях облучения противником на частотах, лежащих или находящихся вблизи рабочего диапазона частот антенны.The use of a controlled absorbing screen to reduce the radar signature of antennas can be especially effective in cases where the diffraction lobes of the backscattering pattern of a covered antenna with a high level of effective scattering surface are located in probable directions of irradiation by the enemy at frequencies lying or located near the operating frequency range of the antenna.

В ситуации, когда дифракционные лепестки диаграммы обратного рассеяния защищаемой антенны с высоким уровнем эффективной поверхности рассеяния образуются в рабочем диапазоне частот защищаемой антенны или вблизи этого диапазона и находятся в потенциальном направлении облучения противником, то использование простых частотно-селективных экранов малоэффективно.In a situation where the diffraction lobes of the backscattering pattern of the protected antenna with a high level of effective scattering surface are formed in the operating frequency range of the protected antenna or near this range and are in the potential direction of irradiation by the enemy, then the use of simple frequency-selective screens is ineffective.

Claims (3)

1. Управляемый поглощающий экран антенной системы, включающий радиопрозрачные диэлектрические стенки, образующие герметичную радиопрозрачную полость, с возможностью управления его свойствами поглощения электромагнитных волн посредством заполнения герметичной радиопрозрачной полости поглощающей жидкостью, при этом в полости экрана установлена мембранная перегородка или гофроструктура, а на его стенках установлены элементы частотно-селективной структуры. 1. A controlled absorbing screen of an antenna system, including radio-transparent dielectric walls forming a sealed radio-transparent cavity, with the ability to control its properties of absorption of electromagnetic waves by filling the sealed radio-transparent cavity with an absorbing liquid, while a membrane partition or corrugated structure is installed in the screen cavity, and on its walls there are elements of frequency-selective structure. 2. Управляемый поглощающий экран по п. 1, в котором в качестве поглощающей жидкости используются жидкие диэлектрики, в частности этиловый спирт, ацетон, метилэтилкетон, изопропанол, охлаждающая жидкость "Лена", трибутилфосфат.2. A controlled absorbing screen according to claim 1, in which liquid dielectrics are used as the absorbing liquid, in particular ethyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, isopropanol, Lena coolant, tributyl phosphate. 3. Управляемый поглощающий экран по п. 1, в котором в качестве поглощающей жидкости используется этиловый спирт.3. A controlled absorbing screen according to claim 1, in which ethyl alcohol is used as the absorbing liquid.
RU2022133140A 2022-12-16 Controlled absorption screen RU2807589C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2807589C1 true RU2807589C1 (en) 2023-11-16

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390476A (en) * 2011-07-05 2013-11-13 黄坚 Non-metal invisible material
RU2655187C1 (en) * 2017-04-12 2018-05-25 Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" Radar-absorbent composite material for construction applications and method for production thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390476A (en) * 2011-07-05 2013-11-13 黄坚 Non-metal invisible material
RU2655187C1 (en) * 2017-04-12 2018-05-25 Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" Radar-absorbent composite material for construction applications and method for production thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2110/2110.15044.pdf. А.Ф.Латыпова, Ю.Е.Калинин, Анализ перспективных радиопоглощающих материалов, Вестник Воронежского государственного технического университета, 2012, с. 70-76. А.А.Казека, С.Н.Петров, А.С.Фархат, А.М.Прудник, Экраны электромагнитного излучения на основе капиллярно-пористых материалов, Доклады БГУИР, N 2 (40), 2009, с. 34-38. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101265921B1 (en) Method and arrangement for reducing the radar cross section of integrated antennas
EP1983608B1 (en) Airborne vehicle integrated antenna
CN105846017A (en) Frequency selective surface structure with wide passband and ultra-wide stopband
RU2807589C1 (en) Controlled absorption screen
CN112448170B (en) Ultra-wideband wave-absorbing super-structured surface of P-S frequency band and low scattering system
Li et al. A reflectarray antenna backed on FSS for low RCS and high radiation performances
US3325808A (en) Electromagnetic energy attenuator
EP2375496A1 (en) Absorber for electromagnetic radiation
CN105866560A (en) High-performance antenna far-field measurement darkroom and design method
Bird et al. Optimization of profiles of rectangular horns for high efficiency
CN109193175A (en) A kind of broadband Meta Materials Terahertz wave absorbing device based on light-operated switch
RU2124253C1 (en) Double-mirror axisymmetric antenna
Pandit et al. Single-layer wideband wide-angle microwave absorber for stealth applications
RU2589250C1 (en) Radar antenna with reduced radar cross-section
EP2738875B1 (en) Cassegrain microwave antenna
CN205608095U (en) High performance antenna far -field measurement darkroom
KR102190082B1 (en) High pressure resistant spiral/sine/log-fur antenna with conical profile cavity structure.
Han et al. Proposal and design of dual-polarized frequency selective absorbers with passband and notched-band
US9601835B2 (en) Offset feed satellite television antenna and satellite television receiver system thereof
Kawamura et al. Dual-layer parallel-plate waveguide feed for dielectric leaky-wave antenna
Leong et al. Analysis of total transmission loss and cross-polarization of a hemi-spherical dielectric radome with rain-water layer: A closed form solution
Cappellin et al. Full Wave Modelling and Design of a Baffle for the HERTZ 2.0 Compact Antenna Test Range
CN114256632B (en) Novel honeycomb wave-absorbing composite structure based on inductively coupled plasma
Hashsish Design of wideband thin layer planar absorber
CN115498408A (en) Method, device and equipment for designing wave-absorbing frequency-selective antenna housing structure with dual-band wave-transmitting function